DE2539425C2

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Publication number: DE2539425C2
Application number: DE19752539425
Authority: DE
Priority date: 1975-09-04
Filing date: 1975-09-04
Publication date: 1977-09-22
Also published as: JPS5233101A; GB1549419A; US4082380A; FR2323058A1; CH608083A5; FR2323058B1; DE2539425B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Axialschubgleitlager für Zentrifugalpumpen, insbesondere Spaltrohrpumpen, und Ventilatoren.The invention relates to an axial thrust sliding bearing for centrifugal pumps, in particular canned pumps, and fans.

Die Schwierigkeiten, die beim Bau von Zentrifugalpumpen, insbesondere Spaltrohrpumpen, oder Ventilatoren auftreten, sind immer wieder teils erhebliche Axialkräfte, die vom Laufrad oder den Laufrädern auf die Pumpwelle ausgeübt werden. Auch sehr gut ausgebildete Axiallager erfordern nicht nur eine einwandfreie Schmierung, sondern sind in der Betriebsnraxis sehr oft der anfälligste Punkt einer solchen Arbeitsmaschine, sofern nicht konstruktiv besonders aufwendige und teuere Speziallager eingesetzt werden.The difficulties that arise in the construction of centrifugal pumps, in particular canned pumps or fans, are often considerable axial forces that are exerted by the impeller or the impellers on the pump shaft. Even very well designed axial bearings not only require perfect lubrication, but are very often the most vulnerable point of such a work machine in operational practice, unless special bearings that are particularly complex and expensive in terms of construction are used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Axialschublagerung zur berührungslosen Aufnahme von Axialschüben an Pumpen, Ventilatoren od. dgl. zu schaffen, bei denen eine einwandfreie Schmierung unter den verschiedenen Betriebsverhältnissen sichergestellt ist und der Lagerverschleiß begrenzbar ist. The invention is based on the object of creating a simple axial thrust bearing for the contactless reception of axial thrusts on pumps, fans or the like, in which perfect lubrication is ensured under the various operating conditions and bearing wear can be limited.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem bekannten Axialschubgleitlager, wie es insbesondere bei Spaltrohrpumpen zwischen dem Schleuderlaufrad und dem im Spaltrohr vorgesehenen Innenläufer des Antriebs vorgesehen ist, aus, bei dem sich eine auf einer Welle befestigte Lagerringscheibe mit radialer Druckiagerfläche über diese an der radialen Stirnlagerfläche einer in einer Lagerstützhülse gehaltenen und gegen Drehung gesicherten Lagerbüchse abstützt, wobei die Lagerstützhülse in einem stirnlagerflächenseitigen überstehenden Lagerflansch des Gehäuses gehalten ist und löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe dadurch, daß zur berührungslosen Aufnahme von Axialschub zwischen der Drucklagerffäche und der Siirnlagerfläche ein geringer Abstand vorgesehen ist und die Stirnfläche der Lagerstützhülse unter einem kleinen Winkel und die ihr außerhalb der Druckiagerfläche axial gegenüberliegende, bis nahe an die Innenfläche des Lagerflansches reichende Stirnfläche der Lagerringscheibe ebenfalls unter einem kleinen Winkel schräg zu den Lagerflächen ausgetildel sind und daß die schräge Stirnfläche der Lagerringscheibe teilweise axial vor die Stirnfläche des Lagerflansches reicht. Der Neigungswinkel der Stirnflächen beträgt vorzugsweise etwa 3 bis 10°, insbesondere etwa 5°. Es ist nicht erforderlich, daß die Lagerbüchse, beispielsweise aus Kohle, getrennt von einer Lagerstützhülse vorgesehen ist. Es kann sich hier auch um ein einziges Lagerteil handeln, daß konstruktiv in einen äußeren und einen inneren Bereich aufgeteilt ist, wobei am radial äußeren Bereich die schräge Fläche vorgesehen ist. Die Lagerbüchse wird im allgemeinen nicht unmittelbar an der Welle angreifen, sondern die radiale Lagerung über eine auf der Welle befestigten Lagerhülse vornehmen.To solve this problem, the invention is based on a known axial thrust sliding bearing, as in particular in canned pumps between the centrifugal impeller and the internal rotor of the provided in the canned can Drive is provided, in which there is a bearing ring disk attached to a shaft with a radial pressure bearing surface via this on the radial end bearing surface of a held in a bearing support sleeve and against Rotation secured bearing bush is supported, the bearing support sleeve protruding in a front bearing surface side Bearing flange of the housing is held and solves the problem on which it is based in that for contactless absorption of axial thrust between the thrust bearing surface and the Siirnlagerfläche small distance is provided and the end face of the bearing support sleeve at a small angle and her axially opposite outside the thrust bearing surface, up to close to the inner surface of the bearing flange Reaching end face of the bearing ring disc also at a small angle obliquely to the bearing surfaces Tildel are and that the inclined face of the bearing ring washer partially axially in front of the face of the Bearing flange is enough. The angle of inclination of the end faces is preferably approximately 3 to 10 °, in particular about 5 °. It is not necessary for the bearing bush, for example made of carbon, to be separated from a bearing support sleeve is provided. It can also be a single bearing part that constructively in one outer and an inner area is divided, the inclined surface on the radially outer area is provided. The bearing bush will generally not attack the shaft directly, but rather the Carry out radial bearing via a bearing sleeve attached to the shaft.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Axialschubgleitlagers entsteht innerhalb des zwischen der Stirnfläche der Lagerstützhülse und der ihr gegenüberliegenden äußeren Stirnfläche der Lagerringscheibe und der Innenfläche des Lagerflansches gebildeten nach außen offenen Pumpkammer eine Pumpwirkung auf das außerhalb des Lagers vorgesehene Schmiermittel, bei Spaltrohrpumpen beispielsweise die als Schmiermittel wirkenden Förderflüssigkeit, aufgrund des Umstands, daß sich die schräge Stirnfläche der Lagerringscheibe gegenüber der feststehenden schrägen Stirnfläche der Lagerstützhülse dreht, die je nach Ausbildung des Spalts zwischen der Druckiagerfläche und der Stirnlagerfläche bzw. dem Öffnungsspalt zwischen der äußeren schrägen Stirnfläche der Lagerringscheibe und der Stirnfläche des Lagerflansches einen mehr oder weniger hohen Druck erzeugt. Mit bei der Drehung zunehmender Verkleinerung des Spaltes zwischen der äußeren schrägen Stirnfläche der Lagerringscheibe und der inneren Stirnfläche des Lagerflansches wird der Druck stets höher und bewirkt, daß selbst bei hohen Axialdrücken eine Berührung der Druckiagerfläche und der Stirnlagerfläche nicht mehr erfolgt.The inventive design of the axial thrust plain bearing arises within the between the End face of the bearing support sleeve and the opposite outer end face of the bearing ring disk and the inner surface of the bearing flange formed to the outside open pumping chamber a pumping effect on the Lubricants provided outside the bearing, for example those used as lubricants in canned pumps acting fluid, due to the fact that the inclined face of the bearing ring disc relative to the fixed inclined face of the bearing support sleeve rotates, depending on the design of the gap between the pressure bearing surface and the end bearing surface or the opening gap between the outer sloping surface The end face of the bearing ring disk and the end face of the bearing flange have a more or less high one Pressure generated. With the increasing reduction of the gap between the outer ones with the rotation inclined face of the bearing ring disc and the inner face of the bearing flange is the pressure always higher and has the effect that, even at high axial pressures, the thrust bearing surface and the front bearing surface no longer takes place.

Zur Verbesserung des Transports des Schmiermittels zum inneren Bereich der Stirnlagerfläche sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Druckiagerfiäche im Bereich des Innendurchmessers der Stirnlagerfläche der Lagerbüchse eine Ringnut aufweist, die durch radiale Schmiernuten mit der zwischen den StirnflächenTo improve the transport of the lubricant to the inner area of the end bearing surface, one sees The embodiment of the invention provides that the pressure bearing surface is in the area of the inner diameter of the end bearing surface the bearing bush has an annular groove which is formed by radial lubrication grooves with the one between the end faces

der Lagerstützhülse und der Lagerringscheibe sowie der Innenfläche des Lagerflansches gebildeten nach außen offenen Schmiermittel-Pumpkammer in Verbindung steht. Es ist unter Umständen zwerkmäßig, innerhalb der Pumpkammer eine Kühl- oder Heizschlange anzuordnen, um die Lagerschmierung mit jeder gewünschten Temperatur vornehmen zu können.the bearing support sleeve and the bearing ring washer and the inner surface of the bearing flange formed to the outside open lubricant pumping chamber is in communication. It may be plant-wise, within the pumping chamber to arrange a cooling or heating coil to lubricate the bearings with each to be able to make the desired temperature.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Axialschublagers ist vorgesehen, daß der Außendurchmesser der Lagerringscheibe um das maximal zulässige Radialverschleißmaß der Lagerbüchse geringer als der Innendurchmesser des Lagerflansches ist. Dadurch ist man in der Lage, den zulässigen radialen Verschleiß der Lagerbüchse, beispielsweise einer Kohlebüchse, von vornherein zu begrenzen, indem man das Spiel von Außendurchmesser der Lagerringscheibe zum Innendurchmesser des Lagerflansches vorher festlegt. Die gleiche Möglichkeit bietet die Erfindung auch bezüglich des Axialverschleißes, denn selbst dann, wenn die vorstehende Lagerbüchse an ihrer Stirnlagerfläche weitgehendst verschlissen ist, läuft die schräge Stirnfläche der Lagerringscheibe gegen die schräge Stirnfläche der Lagerstützhülse wegen der Schrägstellur.g der Stirnflächen nur stellenweise und auf kleinster Fläche an. Man verhindert dann, insbesondere bei schwer zugänglichen stopfbüchslosen Pumpen die vollkommene Lagerzerstörung mit allen Folgeschäden dadurch, daß man die durch das Anschleifen sowohl der Axialflächen und/oder auch der Radialflächen an den gegenüberliegenden feststehenden Flächen des Lagers bedingte größere Stromaufnahme des Antriebsmotors mißt und bei Überschreiten eines Grenzwertes die Pumpe außer Betrieb nimmt und die Lagerbüchse gegen eine neue austauscht.In a further development of the axial thrust bearing according to the invention it is provided that the outer diameter of the bearing ring disc by the maximum permissible radial wear the bearing bush is smaller than the inner diameter of the bearing flange. That’s how you’re in able to reduce the permissible radial wear of the bearing bush, for example a carbon bush, of Limit it from the outset by taking into account the play between the outer diameter of the bearing ring washer and the inner diameter of the bearing flange is specified in advance. The invention also offers the same possibility with regard to the axial wear, because even if the protruding bearing bush on its end bearing surface is largely worn, the inclined face of the bearing ring disc runs against the inclined face of the bearing support sleeve only in places and on the smallest surface due to the inclination of the end faces at. This prevents the perfect one, especially in the case of pumps that are difficult to access without packing glands Destruction of the bearing with all consequential damage caused by the fact that both the Axial surfaces and / or the radial surfaces on the opposite stationary surfaces of the bearing Measures the higher current consumption of the drive motor, and when a limit value is exceeded, the Take the pump out of operation and replace the bearing bush with a new one.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert, die einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes, in umgebendem Schmiermittel laufendes Axialschubgleitlager zeigt. Auf einer abgesetzten Pumpwelle 1 ist im Bereich der axialen Lagerlänge 1 eine Lagerhülse 2 und mit Abstand zu deren einer radialen Stirnfläche f₂ vor dem Wellenabsatz 10 eine Lagerringscheibe 4 drehfest aufgezogen. Gehalten in einem Lagerstützflansch 6 mit zylindrischer Innenfläche k sind eine Lagerstützhülse 5 und in dieser eine auf der Lagerhülse 2 gleitende Lagerbuchse 3. Die Lagerringscheibe 4 reicht radial bis nahe zur Innenfläche k des Lagerflansches 6. Axial gegenüber der Stirnlagerfläche f₃ der Lagerbüchse 3 befindet sich die Drucklagerfläche Z₄ der Lagerringscheibe 4, und zwar in einem kleinen Abstand x. Der Lagerflansch 6 reicht auf der Seite der Lagerflächen Z₃ und /₄ über die Stirnfläche h der Lagerbüchse 3 um mehr als das Maß des Abstandes ,v hinaus, aber um weniger als die Summe aus dem Abstand χ und der Dicke der Lagerringscheibe 4. Die Stirnfläche ^₅ der Lagerstützhülse 5 ist unter einem kleinen Winkel ix, beispielsweise 5", und die ihr außerhalb der Drucklageifläche Z₄ axial gegenüberliegende Stirnfläche /7 der Lagerringscheibe 4 ebenfalls unter einem kleinen Winkel ß, von beispielsweise 5°, schräg zu den Lagerflächen h und /4 ausgebildet. Dabei ist die Abschrägung der äußeren schrägen Stirnfläche /'7 der Lagerringscheibe 4, deren Dicke d und der axiale Überstand des Lagerflansches 6 über die Stirnlagerfläche ,', derart gewählt, daß ein Abstand λ. zwischen der Stirnfläche f_b des Lagerflansches 6 bzw. seiner inneren Kante 11 und einem Teil der Stirnfläche /7 der Lagerringscheibe 4 verbleibt. Die Stirnfläche h reicht also teilweise axial vor die Stirnfläche 4 des Lagerflansches 6.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to a drawing which shows an axial section through an axial thrust sliding bearing according to the invention running in the surrounding lubricant. On a stepped pump shaft 1, in the area of the axial bearing length 1, a bearing sleeve 2 and, at a distance from one of its radial end faces f ₂ , a bearing ring disk 4 in front of the shaft shoulder 10 is mounted in a rotationally fixed manner. Are held k in a Lagerstützflansch 6 with a cylindrical inner surface of a bearing support sleeve, and in this 5 sliding on the bearing sleeve 2 bushing 3. The bearing ring plate 4 extends radially to near k to the inner surface of the bearing flange 6. Axial opposite the end bearing surface f ₃ of the bearing liner 3 is located the thrust bearing surface Z _{4 of} the bearing ring washer 4, at a small distance x. The bearing flange 6 extends on the side of the bearing surfaces Z ₃ and / ₄ over the end face h of the bearing bush 3 by more than the amount of the distance, v, but by less than the sum of the distance χ and the thickness of the bearing ring disc 4. The face ^ ₅ of the bearing support sleeve 5 ix is at a small angle, for example 5 ", and the ß her outside the Drucklageifläche Z ₄ axially opposite end surface / 7 of the bearing washer 4 also at a small angle, for example 5 °, obliquely h to the bearing surfaces and / 4. The bevel of the outer inclined end face / '7 of the bearing ring disk 4, its thickness d and the axial projection of the bearing flange 6 over the end bearing surface,', are selected such that a distance λ. between the end face f _b des Remains of the bearing flange 6 or its inner edge 11 and part of the end face / 7 of the bearing ring disk 4. The end face h thus extends partially axially in front of the end face 4 of the bearing flange hes 6.

Im ortsfesten bzw. ruhenden Teil des Lagers ist im wesentlichen zwischen den radial schrägen Stirnflächen /5 und /7 der Lagerstützhülse 5 und der Lagerringscheibe 4 sowie der zylindrischen Innenfläche /₈ des Lagerflansches 6, s. die Zeichnung, ein nach außen offener Schmiermittel-Pumpraum 12 gebildet, der durch eine schräge Ebene bis zum Außendurchmesser der Lagerbüchse 3 (Kohlenlager) gekennzeichnet ist. Bei der Drehung der Lagerringscheibe 4 gegenüber der Lagerstützhülse 5 entsteht also in der nach außen offenen Pumpkammer 12 die bereits erwähnte Pumpwirkung. Die Lagerringscheibe besitzt in der Drucklagerfläche Z₄ radiale Schmiernuten 8, die vorzugsweise im Radialinnenbereich der Stirnlagerfläche f₃ der Lagerbuchse 3 in einer Ringnut 7 enden. Durch die entstehende Pumpwirkung ist ein reibungsloses Gleiten möglich, abhängig von der Spaltweite *,. Selbst dann, wenn die Lagerbuchse 3 an der Stirnlagerfläche h weitgehendst verschlissen ist, laufen die Lagerringscheibe 4 und die Lagerstützhülse 5 nur stellenweise auf kleinster Fläche mit den schrägen Stirnflächen h und /7 aneinander an. Man ist dadurch in der Lage, die Abnutzung des Axiallagers von vornherein zu fixieren. Die gleiche Möglichkeit ergibt sich für den radialen Verschleiß der Lagerbüchse 3 dadurch, daß man das Spiel vom Außendurchmesser der Umfangsfläche 4 der Lagerringscheibe 5 zum Innendurchmesser des Lagerflansches 6 vorher festlegt.In the stationary or stationary part of the bearing, between the radially inclined end faces / 5 and / 7 of the bearing _{support sleeve 5 and the bearing ring washer 4 and the cylindrical inner surface / 8 of} the bearing flange 6, see the drawing, there is an outwardly open lubricant pump chamber 12 formed, which is characterized by an inclined plane up to the outer diameter of the bearing bush 3 (coal bearing). When the bearing ring disk 4 rotates with respect to the bearing support sleeve 5, the pumping effect already mentioned occurs in the outwardly open pumping chamber 12. The bearing ring disk has radial lubrication grooves 8 in the thrust bearing surface Z ₄ , which preferably end in an annular groove 7 in the radial inner region of the end bearing surface f _{3 of the bearing bush 3.} The resulting pumping effect enables smooth sliding, depending on the gap width *. Even if the bearing bush 3 on the end bearing surface h is largely worn, the bearing ring washer 4 and the bearing support sleeve 5 only come into contact with one another in places on the smallest surface with the inclined end surfaces h and / 7. This enables you to fix the wear and tear on the axial bearing from the outset. The same possibility arises for the radial wear of the bearing bush 3 in that the play from the outer diameter of the circumferential surface 4 of the bearing ring disk 5 to the inner diameter of the bearing flange 6 is determined beforehand.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Axialschubgleitlagers kann anstatt zur Schmierung oder zur Vermeidung von zum-Anlaufen führenden Achsdrücken auch zum Spülen von Spalten zur Vermeidung des Ansetzens von Krusten durch Verschmutzungen verwendet werden.The inventive design of the axial thrust plain bearing can be used instead of for lubrication or for Avoidance of axle pressures leading to start-up also used for rinsing crevices to avoid the build-up of crusts caused by dirt will.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

1. Axialschubgleitlager für Zentrifugalpumpen, insbesondere Spaltrohrpumpen, und Ventilatoren, bei dem sich eine auf einer Welle (1) befestigte Lagerringscheibe (4) mit radialer Drucklagerfläche (U) über diese an der radialen Stirnlagerfläche (T₃) einer in einer Lagerstützhülse (5) gehaltenen und gegen Drehung gesicherten Lagerbuchse (3) abstützt, wobei die Lagerstützhülse (5) in einem über die Druckiagerfläche (U) überstehenden Lagerflansch (6) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur berührungslosen Aufnahme von Axialschub zwischen der Drucklagerfläche (T₄) und der Stirnlagerfläche (h) ein geringer Abstand (x) vorgesehen ist und die Stirnfläche (h) der Lagerstützhülse (5) unter einem kleinen Winkel (λ) und die ihr außerhalb der Druckiagerfläche (U) axial gegenüberliegende, bis nahe an die Innenfläche des Lagerflansches (6) reichende Stirnfläche (I₇) der Lagerringscheibe (4) ebenfalls unter einem kleinen Winkel (ß) schräg zu den Lagerflächen (fj, U) ausgebildet sind und daß die schräge Stirnfläche (b) der Lagerringscheibe (4) teilweise axial vor die Stirnfläche (F₆) des Lagerflansches (6) reicht.1. Axial thrust plain bearings for centrifugal pumps, in particular canned pumps, and fans, in which a bearing ring disk (4) with radial thrust bearing surface (U) fastened on a shaft (1) is positioned over this on the radial end _{bearing surface (T 3} ) in a bearing support sleeve (5) held and secured against rotation bearing bushing (3), the bearing support sleeve (5) being held in a bearing flange (6) protruding beyond the thrust bearing surface (U) , characterized in that for the contactless absorption of axial thrust between the thrust bearing surface (T ₄ ) and the end bearing surface (h) a small distance (x) is provided and the end surface (h) of the bearing support sleeve (5) at a small angle (λ) and that axially opposite it outside the pressure bearing surface (U) , up to close to the inner surface of the bearing flange (6) reaching end face (I ₇ ) of the bearing ring disk (4) are also formed at a small angle (β) obliquely to the bearing surfaces (fj, U) and there ß the inclined end face (b) of the bearing ring disc (4) extends partially axially in front of the end face (F ₆ ) of the bearing flange (6).

2. Axialschubgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Stirnflächen (f₅, /7) etwa 3 bis 10°, insbesondere etwa 5°, beträgt.2. Axial thrust sliding bearing according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the end faces (f ₅ , / 7) is about 3 to 10 °, in particular about 5 °.

3. Axialschubgleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckiagerfläche (U) im Bereich des Innendurchmessers der Stirnlagerfläche (T₃) der Lagerbüchse (3) eine Ringnut (7) aufweist, die durch radiale Schmiernuten (8) mit der zwischen den schrägen Stirnflächen (fs, f₇) und der Innenfläche (f&) des Lagerflansches (6) gebildeten nach außen offenen Schmiermittel-Pumpkam'mer (12) in Verbindung steht.3. Axial thrust sliding bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the thrust bearing surface (U) in the region of the inner diameter of _{the end bearing surface (T 3} ) of the bearing bush (3) has an annular groove (7) which by radial lubrication grooves (8) with the between the inclined end faces (fs, f ₇ ) and the inner surface (f &) of the bearing flange (6) formed outwardly open lubricant pump chamber (12) is in connection.

4. Axialschubgleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Äußendurchmesser der Lagerringscheibe (4) um das maximal zulässige Radialverschleißmaß der Lagerbüchse (3) geringer als der Innendurchmesser des Lagerflansches (6) ist.4. Axial thrust sliding bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer diameter the bearing ring disc (4) by the maximum permissible radial wear of the bearing bush (3) is smaller than the inner diameter of the bearing flange (6).

5. Axialschubgleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der .Sehmiermittel-Pumpkammer (12) eine Kühl- oder Heizschlange angeordnet ist.5. Axial thrust sliding bearing according to one of claims 1 to 3, characterized in that within the .Sehmiermittel-pumping chamber (12) a cooling or heating coil is arranged.

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